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醫(yī)用化學(xué)-授課教案:第十一章 鏈烴

醫(yī)用化學(xué):授課教案 第十一章 鏈烴:南方醫(yī)科大學(xué)教案首頁授課題目第十一章鏈烴授課形式理論課授課時(shí)間授課學(xué)時(shí)6教學(xué)目的與要求掌握同分異構(gòu)體的概念;命名;烯烴化學(xué)性質(zhì);誘導(dǎo)效應(yīng);共軛效應(yīng)。熟悉構(gòu)象的概念;烷烴的性質(zhì);炔烴的性質(zhì)。了解鏈烴的物理性質(zhì);鏈烴的反應(yīng)歷程;緝(nèi)容

南方醫(yī)科大學(xué)教案首頁

授課題目

第十一章 鏈烴

授課形式

理論課

授課時(shí)間

授課學(xué)時(shí)

6

教學(xué)目的

與 要 求

掌握同分異構(gòu)體的概念;命名;烯烴化學(xué)性質(zhì);誘導(dǎo)效應(yīng);共軛效應(yīng)。

熟悉構(gòu)象的概念;烷烴的性質(zhì);炔烴的性質(zhì)。

了解鏈烴的物理性質(zhì);鏈烴的反應(yīng)歷程。

基本內(nèi)容

一、鏈烴的結(jié)構(gòu)、異構(gòu)現(xiàn)象和命名

鏈烴的結(jié)構(gòu);共軛二烯烴的結(jié)構(gòu);鏈烴的異構(gòu)現(xiàn)象;鏈烴的命名

二、鏈烴的性質(zhì)(重點(diǎn))

鏈烴的物理性質(zhì);鏈烴的化學(xué)性質(zhì)

三、鏈烴的反應(yīng)歷程

反應(yīng)歷程;誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)(難點(diǎn))

重 點(diǎn)

難 點(diǎn)

重點(diǎn):鏈烴的化學(xué)性質(zhì)

難點(diǎn):反應(yīng)歷程;誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)

主要教學(xué)

媒 體

多媒體投影

主 要 外

語 詞 匯

Hydrocarbon;alkane;saturated  hydrocarbon;alkene;alkyne;conjugated dienes;isomer;conformation;;guche form;eclipsed form;nomenclature;alkyl group;IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry);polymerization;polymer;electrophilic addition;inductive effect;conjugative effect

有關(guān)本內(nèi)容的新進(jìn)展

分子軌道理論解釋小環(huán)的穩(wěn)定性;

苯環(huán)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)及結(jié)構(gòu)式的表達(dá);

多環(huán)芳烴致癌性的研究。

主要參考資料或相關(guān)網(wǎng)站

《醫(yī)用化學(xué)》游文瑋主編  化學(xué)工業(yè)出版社;《有機(jī)化學(xué)》 張生勇主編  科學(xué)出版社

《醫(yī)用化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題解答》孫曉莉主編   第四軍醫(yī)大學(xué)出版社http://ce.sysu.edu。cn/ChemEdu/Echemi/elaborate/wujihuaxue/

http://www.sxmu.edu。cn/jingpin/wujihuaxue/lx.htm

系、教研室

審查意見

課后體會(huì)

 

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第一節(jié)  鏈烴的結(jié)構(gòu)、異構(gòu)現(xiàn)象和命名

分子中只含有碳和氫兩種元素的有機(jī)化合物叫碳?xì)浠衔,簡稱(hydrocarbon)。烴是有機(jī)化合物的母體,其他各類有機(jī)化合物可以看作是烴的衍生物。


一、鏈烴的結(jié)構(gòu)

(一)烷烴的結(jié)構(gòu)、通式和原子軌道雜化特征

烷烴(alkane)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是分子中的碳原子之間都以單鍵相結(jié)合,其余價(jià)鍵都和氫原子相連接,即在這種烴類化合物中碳原子的價(jià)鍵都用完了,故稱“烷”烴。又稱為飽和烴(saturated  hydrocarbon)。其分子組成通式為CnH2n+2。舉例。

投影:

l   乙烷的空間結(jié)構(gòu)。

l   4個(gè)碳的sp3雜化及甲烷的成鍵過程。

l   碳碳單鍵,它們的電子云具有圓柱狀的軸對(duì)稱,叫做σ鍵。

 

(二)烯烴的結(jié)構(gòu)、通式和原子軌道雜化特征

烯烴(alkene)是指一類含有碳碳雙鍵(  C=C  )的烴類化合物。因?yàn)楹刑继茧p鍵,分子中的氫原子數(shù)較烷烴中的稀少,所以稱為“烯”烴。又稱為不飽和烴。舉例。

烯烴的碳碳雙鍵并不等于兩個(gè)單鍵的加和,其中一個(gè)是σ鍵,一個(gè)是π鍵。

投影:

l   烯烴碳的三個(gè)sp2雜化軌道及雙鍵的形成過程。

l   π鍵

(三)炔烴的結(jié)構(gòu)、通式和原子軌道雜化特征

炔烴(alkyne)是含有碳碳三鍵(-C≡C-)的碳?xì)浠衔铩Ee例。

三鍵和雙鍵相似,其中碳原子的價(jià)還沒有被氫所完全飽和,所以炔烴也是不飽和烴。通式是CnH2n-2,與二烯烴或環(huán)烯烴相同!叭病弊质潜硎痉肿又袣湓訑(shù)更為“缺少”的意思。

每個(gè)碳上沒有參與雜化的兩個(gè)p軌道(pypz)的對(duì)稱軸分別垂直于這條線,且相互垂直。兩個(gè)碳的pypy軌道以及pzpz軌道相互平行,且“肩并肩”地重疊,形成兩個(gè)π鍵(圖11-9a,c)。而且它們的電子云圍繞著碳碳鍵軸呈圓柱狀分布(圖11-9b)。

投影:

l   炔烴sp雜化軌道,三鍵的形成,兩個(gè)π鍵的結(jié)構(gòu)。

(四)二烯烴的結(jié)構(gòu)、通式和原子軌道雜化特征

二烯烴是含有兩個(gè)C=C雙鍵的不飽和烯烴。它比含相同數(shù)目碳原子的烯烴少兩個(gè)氫原子,分子組成的通式為CnH2n-2。

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1. 累積二烯烴:含有“C=C=C”結(jié)構(gòu)體系的二烯烴。

2. 孤立二烯烴:“C=C-(C)n-C=C(n≥1)”結(jié)構(gòu)的二烯烴。

3. 共軛二烯烴:含“C=C-C=C”結(jié)構(gòu)體系(共軛體系)的二烯烴。

二、共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)

在共軛二烯烴(conjugated dienes)中,最簡單而且最重要的是1,3-丁二烯。

在1,3-丁二烯分子中,兩個(gè)C=C的鍵長為0.137nm,比一般烯烴分子中的C=C的鍵長(0.133nm)長;而C(2)-C(3)的鍵長為0.146nm,比一般烷烴分子中的C-C的鍵長(0.154nm)短,這種現(xiàn)象叫作鍵長的平均化。

1,3-丁二烯分子中,四個(gè)p電子不是分別在原來兩個(gè)定域的π軌道中,而是分布在四個(gè)碳原子之間,即發(fā)生離域,形成了包括四個(gè)碳原子及四個(gè)π電子的體系。這種體系叫作共軛體系,這種鍵稱為共軛π鍵或大π鍵。

結(jié)構(gòu)圖投影。

共軛體系具備條件:(1)形成共軛體系的原子在同一個(gè)平面上;(2)有可以實(shí)現(xiàn)平行重疊的p軌道和一定數(shù)量的供成鍵用的p電子;

有以下幾個(gè)特征:(1)鍵長平均化;(2)共軛體系較穩(wěn)定等等。

三、鏈烴的異構(gòu)現(xiàn)象

(一)碳鏈異構(gòu)

具有相同分子式,而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體(isomer),簡稱異構(gòu)體。由于碳鏈結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體叫作碳鏈異構(gòu)體。

例如,分子式為C4H10的烷烴,其構(gòu)造式分別為:正丁烷、異丁烷。

這種異構(gòu)現(xiàn)象是由于組成分子的原子或原子團(tuán)連接次序不同引起的,所以屬于構(gòu)造異構(gòu)。

烷烴中碳鏈結(jié)構(gòu)的不同主要是由碳原子之間結(jié)合方式的不同引起的。在烷烴中碳原子與碳原子之間可能有四種結(jié)合方式,因此把碳原子分為伯(primary,以1°表示)、仲(secondary,2°)、叔(tertary,3°)和季(quaternary,4°)四類。

 

(二)構(gòu)象異構(gòu)

有機(jī)物分子中,僅由于圍繞單鍵旋轉(zhuǎn),使分子中各原子在空間有不同排布方式,稱之為構(gòu)象(conformation)。

1. 乙烷的構(gòu)象

有無數(shù)種構(gòu)象。不同的構(gòu)象可用透視式或紐曼(Newman)投影式表示。

有兩種特殊構(gòu)象:一種構(gòu)象叫做交叉式(guche form)。式中兩組氫原子彼此相距最遠(yuǎn),C-H鍵σ電子對(duì)的相互斥力最小,能量最低,因而穩(wěn)定性最大,這種構(gòu)象叫做優(yōu)勢(shì)構(gòu)象;另一種構(gòu)象叫做重疊式(eclipsed form),C-H鍵上σ電子對(duì)的相互斥力最大,重疊式構(gòu)象具有較高的內(nèi)能,是一種相對(duì)不穩(wěn)定的構(gòu)象。

投影構(gòu)象。

2. 正丁烷的構(gòu)象

正丁烷(CH3-CH2-CH2-CH3)的構(gòu)象要比乙烷復(fù)雜。有全重疊式、鄰位交叉式、部分重疊式和對(duì)位交叉式等不同的典型構(gòu)象。

投影四種構(gòu)象。

這幾種構(gòu)象的內(nèi)能高低次序?yàn)椋喝丿B式>部分重疊式>鄰位交叉式>對(duì)位交叉式。

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實(shí)物模型

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(三)位置異構(gòu)


烯烴由于存在雙鍵,使它的異構(gòu)體數(shù)目比相應(yīng)的烷烴多,如分子式為C4H8的烯烴則有三種構(gòu)造異構(gòu)體。

1-丁烯 2-丁烯  2-甲基-1-丙烯

在烯烴的構(gòu)造異構(gòu)體中,有一種是碳鏈異構(gòu),即碳骨架不同的異構(gòu)現(xiàn)象。另一種是由于雙鍵的位置不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象,這種由于官能團(tuán)位置不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象叫作位置異構(gòu)。

碳鏈異構(gòu)與位置異構(gòu)都屬于構(gòu)造異構(gòu)。

(四)順反異構(gòu)

由于以雙鍵相連的兩個(gè)碳原子不能繞σ鍵軸自由旋轉(zhuǎn),所以當(dāng)兩個(gè)碳原子上各連有兩個(gè)不同的原子或基團(tuán)時(shí),如2-丁烯,雙鍵上的四個(gè)基團(tuán)在空間就可以有兩種不同的排列方式,即兩種構(gòu)型。

   順-2-丁烯(cis-2-丁烯) 反-2-丁烯(trans-2-丁烯)

  (沸點(diǎn)+4℃)   (沸點(diǎn)+1℃)

相同的基團(tuán)在雙鍵的同側(cè),叫作順式異構(gòu)體(詞頭cis系拉丁文,意指在一邊);兩個(gè)相同的基團(tuán)在雙鍵的兩側(cè),叫作反式異構(gòu)體(詞頭trans系拉丁文,意指交叉)。這種異構(gòu)現(xiàn)象叫作順反異構(gòu)(或稱幾何異構(gòu)),是立體異構(gòu)的一種,屬于構(gòu)型異構(gòu)。

11-1  鏈烴異構(gòu)的小結(jié)

鏈烴

通  式

雜化特征

標(biāo)準(zhǔn)鍵角

異構(gòu)現(xiàn)象

CnH2n+2

sp3

109°28′

碳鏈異構(gòu)

構(gòu)象異構(gòu)


(二烯烴)

CnH2n

CnH2n-2

sp2

sp2

120°

120°

碳鏈異構(gòu)

位置異構(gòu)

順反異構(gòu)

構(gòu)象異構(gòu)

CnH2n-2

sp

180°

碳鏈異構(gòu)

位置異構(gòu)

構(gòu)象異構(gòu)

 

四、鏈烴的命名(nomenclature)

(一)烷烴的命名

1.普通命名法

 (1)直鏈烷烴的命名:直鏈烷烴按碳原子數(shù)叫“正某烷”。十個(gè)及十個(gè)碳原子以下的烷烴分別用天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)表示。

(2)含側(cè)鏈烷烴的命名:異某烷;新某烷。

異丁烷;異戊烷。新戊烷;新己烷。

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2. 系統(tǒng)命名法

 (1)烷基  脂肪烴基,通常用R表示,芳香烴基用Ar表示。烷烴的基叫做烷基(alkyl group)。

   舉例:甲基,乙基,丙基,異丙基,丁基,仲丁基,異丁基,叔丁基。

重點(diǎn)講明“異”。

(2)系統(tǒng)命名法  系統(tǒng)命名法是我國根據(jù)IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)的命名原則并結(jié)合漢字的特點(diǎn)而制訂出來的。

①  選擇主鏈,叫某烷。主鏈以外的側(cè)鏈作為取代基。最長;取代基多。

② 編號(hào)。

A.從靠近側(cè)鏈的一端開始編號(hào);

B.取代基位次的代數(shù)和最小。

③書寫。

A.位號(hào)在前,取代基在后;取代基在前,母體在后。

B.中文字和阿拉伯之間用短線隔開。

C.相同基團(tuán)合并書寫。

3-甲基-5-乙基-4-丙基壬烷

 

2,5-二甲基-3-乙基己烷  (不應(yīng)叫2,5-二甲基-4-乙基己烷)

第一次課到此。小結(jié):1.重點(diǎn):雜化、結(jié)構(gòu)、構(gòu)象;烷烴的命名;2.難點(diǎn):構(gòu)象

(二)不飽和烴的命名

1. 烯烴的命名

烯烴的系統(tǒng)命名法和烷烴相似。

(1)選擇主鏈,叫某烯。含雙鍵最長;取代基多。

(2)編號(hào)。

A.從靠近雙鍵的一端開始編號(hào);

B.兩端雙鍵位次一樣,按取代基位次的代數(shù)和最小。

(3)書寫。

A.位號(hào)在前,取代基在后;取代基在前,其次為位次,再寫母體。

B.中文字和阿拉伯之間用短線隔開。

C.相同基團(tuán)合并書寫。

(4)順反異構(gòu)命名:

簡單的有相同基團(tuán)的按順、反異構(gòu)命名法命名。

復(fù)雜的、沒有相同基團(tuán)的用Z/E異構(gòu)命名法命名。

Z/E命名法介紹。

A.將各種取代基的原子(在順反異構(gòu)體中是與C=C的碳相連的原子)按原子序數(shù)大小排列,大者為“較優(yōu)”基團(tuán)。若為同位素,則將質(zhì)量數(shù)大的定為“較優(yōu)”基團(tuán)。例如: 

I>Br>Cl>S>P>O>N>C>D>H(其中“>”表示優(yōu)于)。

B.如兩個(gè)基團(tuán)的第一個(gè)原子相同,則比較與它直接相連的幾個(gè)原子。比較時(shí),按原子序數(shù)排列,先比較最大的;若仍相同,再依次比較第二、第三個(gè)。例如:

(CH3)3C->(CH3)2CH->CH3CH2->CH3

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假使第二個(gè)原子也相同時(shí),則沿取代鏈逐次相比。例如:

4  3   2  1 4 3  2  1  3   2  1

CH3-CH2-CH2-CH2->H-CH2-CH2-CH2->H-CH2-CH2

此外應(yīng)注意:一個(gè)原子序數(shù)大的原子要比兩個(gè)或三個(gè)原子序數(shù)小的原子優(yōu)先,例如:

   -CH2Cl>-C(CH3)3

因此,此規(guī)則是比較原子序數(shù)的大小,而不是幾個(gè)原子的原子序數(shù)之和。

C.有雙鍵或三鍵的基團(tuán),可以認(rèn)為是連用兩個(gè)或三個(gè)相同原子。

舉例:

 

(Z)-3-甲基-4-異丙基-3-庚烯

2. 二烯烴的命名

二烯烴的系統(tǒng)命名法是以含有兩個(gè)C=C的最長碳鏈為主鏈,作為母體二烯烴。從靠近C=C的一端開始將主鏈上的碳原子編號(hào),兩個(gè)C=C的位次標(biāo)明于母體二烯烴名稱之前。取代基的位置隨主鏈上碳原子的編號(hào)位次而定。

例如:  CH2=CH-CH=CH2  

  1,3-丁二烯   2-甲基-1,3-丁二烯(異戊二烯)

3. 炔烴的命名www.med126.com

炔烴的命名法和烯烴相似。

 

若分子中同時(shí)含有C=C和C≡C時(shí),要選擇含有雙鍵和三鍵的最長碳鏈為主鏈作為母體。碳鏈的編號(hào)應(yīng)從靠近雙鍵或三鍵的一端開始;當(dāng)雙鍵與三鍵處于同等地位需作選擇時(shí),要以雙鍵編號(hào)較小為原則,二者都以雙鍵在前,三鍵在后的原則命名。

CH3-CH=CH-C≡CH 3-戊烯-1-炔

CH3-CH=CH-CH2-C≡C-CH3 2-庚烯-5-炔

第二節(jié)  鏈烴的性質(zhì)

一、鏈烴的物理性質(zhì)

1. 物態(tài)

在室溫和常壓下,含有1~4個(gè)碳原子的烷烴是氣體;含5~15個(gè)碳原子的直鏈烷烴是液體;16個(gè)碳原子以上的是固體。

烯烴的物理性質(zhì)與相應(yīng)的烷烴相似。常溫時(shí),C2~C4的烯烴是氣體,C5~C18是液體,C18以上的是固體。

正炔烴的同系列中,C2~C4的炔烴是氣體,C5~C15的是液體,C15以上的是固體。

2. 溶解度

一般地講,鏈烴都難溶于水,而易溶于有機(jī)溶劑。 “相似相溶”原理。

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3. 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和密度

熔點(diǎn)和沸點(diǎn)也隨著碳原子數(shù)目的增加而增高。投影表11-2。

有側(cè)鏈的烷烴,一般來說,分子中的分支愈多則沸點(diǎn)愈低。

與沸點(diǎn)不同,熔點(diǎn)沒有那么有規(guī)律。一般越對(duì)稱,熔點(diǎn)越高。正戊烷、異戊烷、新戊烷的熔點(diǎn)分別為-130℃,-160℃,-20℃。新戊烷的熔點(diǎn)最高。

二、鏈烴的化學(xué)性質(zhì)

(一)烷烴的化學(xué)性質(zhì)

烷烴的分子中沒有官能團(tuán)。它們?cè)诔叵露挤浅7(wěn)定,與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及常見的氧化劑或還原劑都不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

1. 鹵化反應(yīng)

烷烴和氯在黑暗中幾乎不起反應(yīng)。但是在日光照射、高溫或催化劑的影響下,它們能產(chǎn)生劇烈的反應(yīng)。例如

烷烴的氯化過程是逐步的。每一步被取代出來的氫原子與另一個(gè)氯原子化合成為氯化氫。

 

2. 氧化反應(yīng)(次要內(nèi)容)

烷烴在通常情況下是不被氧化的。但是它能在空氣中燃燒(劇烈氧化)生成二氧化碳和水,同時(shí)放出大量的熱能。因此烷烴可以用作燃料。

一些氣態(tài)烴或極細(xì)微粒的液態(tài)烴與空氣在一定比例范圍內(nèi)混合,點(diǎn)燃時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。煤礦井的瓦斯爆炸就是甲烷與空氣的混合物(體積比約為1:10左右)燃燒時(shí)造成的。

(二)烯烴和炔烴的化學(xué)性質(zhì)

烯烴和炔烴都含有容易斷裂的π鍵,表現(xiàn)出比烷烴活潑的化學(xué)性質(zhì)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)網(wǎng)。

1. 加成反應(yīng)

(1)加氫  在普通情況下,烯烴與氧并不發(fā)生反應(yīng)。如有適當(dāng)?shù)拇呋瘎?Pt,Pd,Ni)存在,烯烴在液相或氣相下能夠氫化,變成相應(yīng)的烷烴。例如:

    CH2=CH2+H2 CH3-CH3

 

(2)加鹵素  烯烴與鹵素的加成反應(yīng),通常指的是烯烴與氯或溴反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)在常溫下就能很迅速地發(fā)生。例如:

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炔烴能與氯或溴加成。反應(yīng)分兩步進(jìn)行,例如:

 

  

 如果用溴的四氯化碳溶液時(shí),反應(yīng)結(jié)束后溴的棕紅色消失。因?yàn)榉磻?yīng)有明顯的顏色變化,所以常用這個(gè)方法來鑒定化合物是否含有碳碳雙鍵或碳碳三鍵。

(3)加鹵化氫  烯烴與鹵化氫(HI,HBr,HCl)的加成反應(yīng)也是親電加成反應(yīng),生成鹵代烷。例如:

CH2=CH2 + HI → CH3CH2I

像HX一類試劑,加在雙鍵上的兩部分(H與X)不一樣,所以叫做不對(duì)稱試劑。乙烯是對(duì)稱的烯烴,它和不對(duì)稱試劑加成產(chǎn)物只有一種。若不對(duì)稱試劑和不對(duì)稱烯烴(即雙鍵兩個(gè)碳原子上含氫原子的數(shù)目不同)發(fā)生加成反應(yīng)時(shí),加成方式就有兩種可能。例如,丙烯與氯化氫加成時(shí),產(chǎn)物可能是:

 

 

 

 

得到的產(chǎn)物主要是(I)。也就是當(dāng)不對(duì)稱烯烴和鹵化氫加成時(shí),氫原子主要加在含氫較多的雙鍵碳原子上。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做馬爾科夫尼可夫規(guī)則(Markovnikov's rule),簡稱馬氏規(guī)則。

(4)加水  在酸的催化下,烯烴與水也可進(jìn)行加成反應(yīng)生成醇。

 

 

 

得到的產(chǎn)物主要是(I)。也就是當(dāng)不對(duì)稱烯烴和鹵化氫加成時(shí),氫原子主要加在含氫較多的雙鍵碳原子上。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做馬爾科夫尼可夫規(guī)則(Markovnikov's rule),簡稱馬氏規(guī)則。

 

 

 

 

 

 

 

 

烯烴與水的加成反應(yīng)也遵循馬氏規(guī)則。

炔烴的水合是催化劑(硫酸汞的硫酸溶液)存在下,按馬氏規(guī)則進(jìn)行的。乙炔水合后的反應(yīng)產(chǎn)物是乙醛,其它炔烴水合產(chǎn)物不是醛,而是酮。

2. 氧化反應(yīng)

(1)強(qiáng)氧化劑的氧化  烯烴很容易被氧化,主要發(fā)生在π鍵上。首先是π鍵斷裂,條件強(qiáng)烈時(shí)σ鍵也可以斷裂,隨著氧化劑及反應(yīng)條件的不同,氧化產(chǎn)物也不同。常用的氧化劑是高錳酸鉀溶液。

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烯烴與稀的高錳酸鉀溶液作用,氧化為鄰二醇。

 

 

 

 

烯烴與高錳酸鉀濃溶液作用,碳鏈在雙鍵處斷裂,生成碳原子數(shù)較少的羧酸和酮等。

 

 

 

 

 

 

 

炔烴的氧化反應(yīng)比烯烴簡單,炔烴氧化時(shí),碳鏈在三鍵處斷裂。例如,乙炔用高錳酸鉀氧化時(shí),生成二氧化碳。

3HC≡CH+10KMnO4+2H2O → 6CO2+10KOH+10MnO2

其它炔烴用高錳酸鉀氧化,生成羧酸。

 

 

 

可利用此反應(yīng)檢查碳碳雙鍵與碳碳三鍵。

(2)臭氧氧化  臭氧(常用含O3 6%~8%的氧氣)能與烯烴迅速進(jìn)行反應(yīng),碳碳雙鍵斷裂,生成環(huán)狀的臭氧化物,臭氧化物含有過氧鍵(-O-O-),很不穩(wěn)定,容易發(fā)生爆炸。因此,通常都不把它分離出來而是在粉存在下進(jìn)行水解。常用此反應(yīng)推測(cè)烯烴的結(jié)構(gòu)。加Zn粉的目的是避免生成的醛被H2O2氧化。

例如:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

常用此反應(yīng)推測(cè)烯烴的結(jié)構(gòu)。加Zn粉的目的是避免生成的醛被H2O2氧化。

3. 聚合反應(yīng) 

在一定的條件下,烯烴能發(fā)生自身的加成反應(yīng)。這種由低分子結(jié)合成為較大分子的過程叫做聚合反應(yīng)(polymerization),生成的產(chǎn)物叫做聚合物(polymer)。烯烴的聚合是通過加成反應(yīng)進(jìn)行的,稱為加成聚合反應(yīng)(加聚),

4. 炔烴的特殊反應(yīng)-炔淦反應(yīng)

    

第二次課到此。小結(jié):1.重點(diǎn):烯烴的性質(zhì)。2.難點(diǎn):各類反應(yīng)條件及產(chǎn)物的記憶。

 

 

 

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(三)共軛二烯烴的化學(xué)性質(zhì)

共軛二烯烴的化學(xué)性質(zhì)和烯烴相似,又顯出一些特殊的性質(zhì)。

 

 

 

 

 

 

 

共軛二烯烴的1,2-與1,4-加成產(chǎn)物的比例決定于反應(yīng)條件。通常在較低溫度及非極性溶劑中,有利于1,2-加成;在較高溫度及極性溶劑中,有利于1,4-加成。

第三節(jié)  鏈烴的反應(yīng)歷程

化學(xué)反應(yīng)歷程,就是化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的過程,是對(duì)每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的各個(gè)中間步驟的詳細(xì)描述。反應(yīng)歷程決定于作用物的分子結(jié)構(gòu),進(jìn)攻試劑的性質(zhì),反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)條件等。

一、反應(yīng)歷程

(一)鹵代反應(yīng)歷程自由基反應(yīng)

研究表明,烷烴的氯化反應(yīng)是一種自由基反應(yīng)。反應(yīng)過程中,反應(yīng)物的共價(jià)鍵發(fā)生均裂,生成自由基。自由基的化學(xué)反應(yīng)活性大,很不穩(wěn)定,極易與其它化合物的分子發(fā)生反應(yīng),使自己變成穩(wěn)定的分子,又使其它化合物的分子變?yōu)樽杂苫瑥亩鹨贿B串反應(yīng)(鏈鎖反應(yīng))。自由基反應(yīng)通常經(jīng)歷鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止三個(gè)步驟。

投影表示過程。

(二)加成反應(yīng)歷程——親電加成

1. 烯烴與鹵素的加成

δ+ δ

 

δ+ δ

 
非極性的溴分子由于受乙烯π電子或極性條件(如微量的水、玻璃容器的器壁等)的影響而極化變成了偶極分子Br-Br。加成反應(yīng)分兩步進(jìn)行。

第一步Br-Br中帶部分正電荷的Br進(jìn)攻乙烯分子,使C=C中的π鍵變?nèi)酰?/p>

Br-Br中的σ鍵也變?nèi),生成帶正電荷的σ絡(luò)合物—環(huán)狀溴鎓離子及Br-。

第二步Br-從溴鎓離子的背面進(jìn)攻,得加成產(chǎn)物。

 

 

 

 

 

用實(shí)驗(yàn)方法可以證明是首先與烯烴加成。

 

 


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決定反應(yīng)的一步是由親電試劑發(fā)動(dòng)進(jìn)攻的,所以這個(gè)反應(yīng)是親電反應(yīng)。又由于整個(gè)反應(yīng)是加成反應(yīng),故叫做親電加成反應(yīng)(electrophilic addition)

2. 烯烴與鹵化氫的加成和馬氏規(guī)則

烯烴與鹵化氫(HCl, HBr, HI)或濃的氫鹵酸的加成也是親電加成。

加成反應(yīng)的第一步是質(zhì)子(H+)與烯烴生成碳正離子。這是決定反應(yīng)速率的一步。

第二步,X與碳正離子結(jié)合,生成鹵代烷。過程投影。

不對(duì)稱烯烴(如丙烯)與HX的加成符合馬氏規(guī)則。反應(yīng)第一步生成的碳正離子有兩種可能性:

 

 

 

 

 

 

 

 

因?yàn)樘颊x子的穩(wěn)定性次序?yàn)椋?°>2°>1°>+CH3。所以2-鹵代烷是主產(chǎn)物。

二、誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)

 (一)誘導(dǎo)效應(yīng)

一般把原子間的相互影響歸結(jié)為電子效應(yīng)。電子效應(yīng)說明改變分子中電子云密度的分布對(duì)物質(zhì)性質(zhì)所產(chǎn)生的影響;

空間排布?xì)w結(jié)為空間效應(yīng),空間效應(yīng)說明分子中的空間結(jié)構(gòu)對(duì)性質(zhì)的影響。

電子效應(yīng)又可分為誘導(dǎo)效應(yīng)(inductive effect)共軛效應(yīng)(conjugative effect)。所謂誘導(dǎo)效應(yīng)是在多原子分子中,由于原子或原子團(tuán)電負(fù)性不同,使分子中電子云密度分布發(fā)生變化,造成鍵的極化,這種影響可沿分子鏈傳遞下去。原子間的這種相互影響叫做誘導(dǎo)效應(yīng)(I效應(yīng))。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,一些原子或原子團(tuán)電負(fù)性大小的次序如下:

-F>-Cl>-Br>-I>-OCH3>-OH>-C6H5>-CH=CH2>-H>-CH3>-C2H5>-CH(CH3)2>C(CH3)3

在H前面的原子或原子團(tuán)是吸電子基,在H后面的是斥電子基。

靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)。動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)。應(yīng)用誘導(dǎo)效應(yīng)理論可以解釋許多反應(yīng)過程的問題。

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(二)共軛效應(yīng)

共軛效應(yīng)是分子中原于間相互影響的另一種形式,它存在于共軛體系中,可以引起分子中電子云密度的重新分布(C效應(yīng))。根據(jù)共軛體系不同可分為π-π共軛、p-π共軛和σ-π共軛。本節(jié)重點(diǎn)討論前兩種共軛效應(yīng)。

1. π-π共軛

π-π共軛效應(yīng)是存在于象 1,3-丁二烯這種π-π共軛體系中的一種電子效應(yīng)。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. p -π共軛

p -π共軛是指在含有未共用p電子對(duì)的原子與碳碳雙鍵直接相連的體系中,p電子對(duì)與雙鍵π電子相互作用所形成的共軛效應(yīng)。

小結(jié)

本章主要介紹烯烴、炔烴的化學(xué)性質(zhì);烷烴的構(gòu)象;命名法;自由基取代、親電加成反應(yīng)的反應(yīng)歷程,基本規(guī)律;電子理論的基本概念。

重點(diǎn):烷烴的結(jié)構(gòu);命名;烯烴的化學(xué)性質(zhì)。

難點(diǎn):構(gòu)象;Z/E異構(gòu);電子效應(yīng);反應(yīng)歷程。

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